DE454484C

DE454484C - Process for regulating the output of refrigeration machines with centrifugal compressors

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Publication number: DE454484C
Application number: DEK79188D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-04-05
Filing date: 1921-09-20
Publication date: 1928-01-11
Also published as: AT105833B; CH101696A

Description

Verfahren zur Regelung der Leistung von Kältemaschinen mit Schleuderverdichter. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Kälteerzeugungsanlagen mit Schleuderverdichtern, die verhältnismäßig große Gasmengen (wie Äthylchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, schweflige Säure usw.) bei niedrigen Drücken und verhältnismäßig geringenDruckstufen verdichten. Die Regelung geschieht in der Weise, daß bei konstanter Drehzahl des Verdichters das flüssige Kältemittel im Verdampfer einem durch eine besondere Pumpe bewirkten Umlauf über die Wärmeaustauschflächen unterworfen wird und daß dieser Umlauf hinsichtlich seiner Menge geregelt wird.Process for regulating the performance of refrigerating machines with centrifugal compressors. The invention relates to a method for regulating refrigeration systems Centrifugal compressors that use relatively large amounts of gas (such as ethyl chloride, carbon tetrachloride, sulphurous acid etc.) at low pressures and relatively low pressure levels condense. The regulation is done in such a way that at a constant speed of the The liquid refrigerant in the evaporator by a special pump caused circulation is subjected to the heat exchange surfaces and that this Circulation is regulated in terms of its amount.

Die neue Regelung macht dabei von der bemerkenswerten Eigenschaft der Schleuderverdichter Gebrauch, ciaß deren Betrieb insofern nachgiebig und unstarr ist, als ihr Einlaß oder Auslaß ohne übermäßige Drucksteigerung und ohne jede Steigerung der Betriebskraft, ja sogar unter Ersparnis an Antriebskraft geschlossen werden kann, und Insofern, als die Leistung der Maschine selbsttätig ab- -oder zunimmt, je nach den Erfordernissen und der Belastung bis zu voller Leistung oder noch etwas darüber hinaus bei nur ganz geringen Druckänderungen, d. h. mit nur ganz geringer Änderung des Temperaturgefälles zwischen Verdampfer und Kondensator.The new regulation makes of the remarkable property the use of centrifugal compressors, so that their operation is yielding and unstable is as its inlet or outlet without excessive pressure increase and without any increase the operating force, even with a saving in driving force can, and insofar as the performance of the machine automatically decreases or increases, Depending on the requirements and the load up to full performance or something else in addition, with only very small changes in pressure, d. H. with only very little Change in temperature gradient between evaporator and condenser.

Ein Ausführungsbeispiel einer Maschine zur Ausübung des neuen Verfahrens ist in der Zeichnung in einem senkrechten Schnitt dargestellt. A ist der Verdampfer, B der Kondensator und C der Schleuderverdichter, der das verdampfte Kühlmittel aus dem Verdampfer ansaugt und es unter höherem Druck in den Kondensator befördert.An embodiment of a machine for performing the new method is shown in the drawing in a vertical section. A is the evaporator, B is the condenser and C is the centrifugal compressor, which sucks the evaporated refrigerant out of the evaporator and transports it to the condenser under higher pressure.

Der Verdampfer A ist folgendermaßen aufgebaut: i ist ein oberer, 2 ein unterer Sammelraum für die zu kühlende Flüssigkeit (Wasser, Salzlösung o. dgl.). Beide Sammelräume sind durch eine große Anzahl von senkrechten Röhren 3 miteinander verbunden. Die zu kühlende Flüssigkeit tritt durch ein Rohr q. in den unteren Sammelraum ein, fließt aufwärts durch die Röhren 3 auf der einen Seite einer Trennwand 3 im unteren Sammelraum, durchfließt dann den oberen Sammelraum i und fließt durch die übrigen Röhren 3 wieder heraus nach dem Rohr 6. Unmittelbar unter dem oberen Sammelraum i befindet sich ein Hohlraum 7, der von den Röhren 3 durchsetzt wird. Von dieser Kammer 7 erstrecken sich Röhren 8 nach unten, wobei jede Röhre8 eine der Röhren 3 umgibt und am unteren Ende offen ist. Diese Röhren verjüngen sich zweckmäßig allmählich nach oben. Ein Sammelraum E für die Kühlflüssigkeit befindet sich im GehäuseD unterhalb des Verdampfers. Die Kühlflüssigkeit wird aus diesem Sammelraum mit einer Pumpe F durch ein Rohr g nach dem Sammelraum 7 gefördert und fließt aus diesem Sammelraum 7 in dünnen Schichten an den inneren Röhren 3 innerhalb der kegeligen Röhren 8 herab. Alle aus den unteren, offenen Enden der Röhre 8 austretende Flüssigkeit fließt in den Sammelbehälter E über den Rand des unteren Sammelbehälters 2 des Verdampfers herab.The evaporator A is structured as follows: i is an upper, 2 a lower collecting space for the liquid to be cooled (water, salt solution or the like). Both collecting spaces are connected to one another by a large number of vertical tubes 3 tied together. The liquid to be cooled passes through a pipe q. in the lower collecting area a, flows upward through the tubes 3 on one side of a partition 3 in the lower plenum, then flows through the upper plenum i and flows through the remaining tubes 3 out again after the tube 6. Immediately below the upper collecting space i there is a cavity 7 through which the tubes 3 pass. Of this Chamber 7, tubes 8 extend downward, each tube 8 being one of the tubes 3 surrounds and is open at the lower end. It is practical if these tubes taper gradually up. A collecting space E for the cooling liquid is located in the housing D below of the evaporator. The coolant is drawn from this collecting space with a pump F conveyed through a pipe g to the collecting space 7 and flows out of this collecting space 7 down in thin layers on the inner tubes 3 within the conical tubes 8. All from the lower ones open ends of the tube 8 escaping liquid flows into the collecting container E over the edge of the lower collecting container 2 of the evaporator down.

Zweckmäßig wird einMehrstufenschleuderverdichter benutzt mit einer Mehrzahl von Läufern 11, 12, 13 und 1q., -deren Zahl entsprechend dem. gewünschtenDruckunberschied zu wählen ist. Diese Läufer sind auf einer senkrechtenWelle 15 befestigt, die sich durch die Mitte der Maschine erstreckt.A multistage centrifugal compressor is expediently used with a Plurality of runners 11, 12, 13 and 1q., -The number of which corresponds to the. desired pressure difference to choose. These runners are mounted on a vertical shaft 15 which extends extends through the center of the machine.

Der Verdichter arbeitet in der üblichen Weise, wobei der in der Mitte des ersten Läufers i i eintretende Dampf durch dessen Kanäle am Umfang in die Kammer 16 dieses Läufers austritt, dann in ähnlicher Weise durch die nächstfolgenden Läufer und Kammern strömt und endlich aus der letzten Kammer 16 durch geeignete Auslaßöffnungen i9 im Verdichtergehäuse 17 in den es umgebenden ringförmigen Kondensator B ausströmt.The compressor works in the usual way, with the one in the middle of the first runner i i entering steam through its channels on the circumference into the chamber 16 of this runner exits, then in a similar way by the next runner and chambers flows and finally out of the last chamber 16 through suitable outlet openings i9 in the compressor housing 17 flows out into the annular condenser B surrounding it.

Zwischen der zweiten und dritten und zwisehen -der dritten und vierten Stufe des Verdichters sind Kühlschlangen 24 bzw. 25 angeordnet, um die Temperaxunzunahme des Dampfes im Verdichter infolge der Verdichtung zu verringern. Diese Kühlschlangen können in irgendeiner geeigneten oder gebräuchlichen Weise ausgeführt sein.Between the second and third and between the third and fourth Stage of the compressor, cooling coils 24 and 25 are arranged to reduce the temperature increase of the vapor in the compressor as a result of the compression. These cooling coils can be embodied in any suitable or conventional manner.

Zum Antrieb des Verdichters dient ein Elektromotor G o. dgl., der sich über dem Gehäuse D befindet und dessen Welle in geeigneter Weise mit dem oberen Ende der Verdichterwelle 15 gekuppelt ist.To drive the compressor, an electric motor G or the like is used is located above the housing D and its shaft in a suitable manner with the upper The end of the compressor shaft 15 is coupled.

Die PumpeF für das Kühlmittel ist zweckmäßig in wagerechter Lage in dem Sammelraum E angeordnet und unmittelbar auf das untere Ende der Verdichterwelle 15 aufgesetzt.The pump F for the coolant is expediently in a horizontal position in arranged in the collecting space E and directly on the lower end of the compressor shaft 15 put on.

Der Kondensator B ist zweckmäßig aus ringförmig gewundenen Röhren aufgebaut, welche das Verdichtergehäuse innerhalb (lcs Gehäuses D umgeben.The capacitor B is expediently made of tubes wound in a ring shape built, which surround the compressor housing inside (lcs housing D.

Wenn die Maschine arbeitet, so wird das flüssige Kühlmittel aus dem Sammelraum E mittels der Pumpe F durch das Rohr 9 in den Sammelraum 7 des Verdampfers gefördert und fließt zwischen :den inneren und den äußeren Röhren des Verdampfers herab, wobei es infolge Wärmeaufnahme aus der zu kühlenden Flüssigkeit im Innern der Röhren 3 verdampft wird. Der nicht verdampfte Rest des Kühlmittels fließt in den Sammelraum E zurück, während der aus den unteren Enden der :Röhren 8 ausströmende Dampf aus dem oberen Teil -des Gehäuses D durch den Verdichter unter Drucksteigerung in den Kondensator B befördert wird. Bei Berührung mit den Kühlröhren wird der- Kühlmitteldampf kondensiert und das Kondensat sammelt sich dichtamBoden desKondensators und fließt infolge seines Eigengewichtes und des Druckunterschiedes zwedkmäßig durch ein von einem Schwimmer betätigtes Ventil 33 in den Sammelraum E zurück.When the machine is working, the liquid coolant comes out of the Collection space E by means of the pump F through the pipe 9 into the collection space 7 of the evaporator and flows between: the inner and outer tubes of the evaporator down, which is due to the absorption of heat from the liquid to be cooled inside the tubes 3 is evaporated. The rest of the coolant that has not evaporated flows into the plenum E back, while the one flowing out of the lower ends of the tubes 8 Steam from the upper part of the housing D through the compressor under pressure increase is conveyed into the condenser B. When it comes into contact with the cooling tubes, the Coolant vapor condenses and the condensate collects close to the bottom of the condenser and flows through due to its own weight and the pressure difference a valve 33 actuated by a float into the collecting space E is returned.

Zur Regelung des Zuflusses der Kühlflüssigkeit zum Verdampfer dient ein in Abhängigkeit von der Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit stehender Thermostat 36, der in Wirkungsverbindung steht mit dem thermostätisch geregelten Ventil 37 in dem Ausiaßrohr 9 dies Umlaufes für das Kühlmittel. Dieses Ventil kann von einer Feder geschlossen werden, wenn die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit unter die erwünschte, vorbestimmte Temperatur sinkt, für welche der Thermostat eingestellt ist, und das Ventil wird zur Freigabe des Durchtrittes des Kühlmittels zum Verdampfer geöffnet durch den Dampf im Thermostaten, wenn die Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit über eine vorbestimmte Grenze steigt. Die Regelung verändert die Belastung entsprechend der Größe der zugelassenen Verdampfung und -der Größe der .im Verdampfer oder "Kühler zustande kommenden Kühlwirkung, was wesentlich ist mit Rücksicht auf die Verwendung von Flüssigkeiten, die sich ähnlich wie Wasser 'verhalten, so daß die Gefahr eines Einfrierens vermieden ist. Vom Standpunkt der mechanischen Ausführung aus hat sie den Vorteil eines äußerst einfachen Regelungsmittels in Gestalt eines thermostatischen V entiles, das gegen geringe Drücke wirkt und einen besonders dichten Abschluß nicht erfordert.A thermostat 36, which is dependent on the temperature of the liquid to be cooled and is in operative connection with the thermostatically controlled valve 37 in the outlet pipe 9 of the circulation for the coolant, is used to regulate the inflow of the cooling liquid to the evaporator. This valve can be closed by a spring when the temperature of the liquid to be cooled falls below the desired, predetermined temperature for which the thermostat is set, and the valve is opened by the steam in the thermostat to allow the passage of the coolant to the evaporator, when the temperature of the liquid to be cooled rises above a predetermined limit. The regulation changes the load according to the size of the permitted evaporation and the size of the cooling effect in the evaporator or cooler, which is essential with regard to the use of liquids that behave similarly to water, so that the risk of a From the point of view of the mechanical design, it has the advantage of an extremely simple control means in the form of a thermostatic valve which acts against low pressures and does not require a particularly tight seal.

Ein wesentliches Merkmal bei dieser Art, das Kühlmittel zur Oberflächenkühlung zu verwenden, liegt darin, daß es eine sehr einfache Sache ist, die thermostatische selbsttätigeRegelungeinzuführen, welchedieZufuhr des Kühlmittels zu den Kühlflächen absperrt und -die Größe der Kühlwirkung so begrenzt, daß jede gewünschte Temperatur im Verdampfer oder Kühler erhalten werden kann, wobei der Verdichter in der Weise mitwirkt, daß er die Leistung und den Energiebedarf in der vorher erläuterten Weise vermindert. Sie bietet auch noch den Vorteil, daß beim Abschalten des Verdichters praktisch jede weitere Kühlwirkung aufhört, da keine erheblicheMenge vonKühlflüssigkeit vorhanden ist, um weiter zu verdampfen. Ein weiterer Vorzug liegt in dem kleinen Gesamtvolumen der benötigten Kühlmittelmenge.An essential feature of this type, the coolant for surface cooling to use is that it is a very simple thing, the thermostatic to introduce automatic regulation, which the supply of the coolant to the cooling surfaces Shuts off and -the size of the cooling effect limited so that any desired temperature in the evaporator or cooler can be obtained, the compressor in the way contributes that he the performance and the energy requirements in the manner previously explained reduced. It also has the advantage that when the compressor is switched off virtually any further cooling effect ceases as there is no significant amount of cooling liquid is available to continue to vaporize. Another advantage is the small size Total volume of the required amount of coolant.

Regelungseinrichtungen der beschriebenen Art sind nur bei den Kühlsystemen anwendbar, bei denen ein Kreiselverdichter, -gebläse oder -kompressor verwendet wird, der im wesentlichen gleichbleibenden Druckunterschied liefert. Bei jedem der genannten Verdichter vermindert sich der Energiebedarf selbsttätig mit derBelastung, ohne daß irgendeine Geschwindigkeitsregelung nötig wäre, wie man sie bei starrwirkenden Kompressorrri oder Vakuumpumpen benötigt.Control devices of the type described are only available for the cooling systems applicable where a centrifugal compressor, fan or compressor is used which provides a substantially constant pressure difference. With each of the called compressor the energy requirement decreases automatically with the load, without the need for any speed control, how to it is required for rigid-acting compressors or vacuum pumps.

Die beschriebene Regelung kann ergänzt werden durch eine Regelung des Küblwasserdurchflusses.The regulation described can be supplemented by a regulation of the cooling water flow.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Procedure for regulating the output of refrigerating machines with centrifugal compressor, characterized in that at a constant speed of the The liquid refrigerant in the evaporator by a special pump caused circulation is subjected to the heat exchange surfaces and that this Circulation is regulated in terms of its amount.

2. The method according to claim T, characterized characterized in that the circulation of the refrigerant in the evaporator by one of the Evaporator temperature or evaporator pressure or depending on both factors Control organ is influenced in its amount.